NASAの火星探査機バイキング1号オービターが撮影した写真では、火星の薄い大気が確認できる。火星が形成された当初は、火星の水に含まれる水素と重水素の比率は地球の水と同じだったが、軽い水素は徐々に宇宙空間に逃げ出していってしまった。(PHOTOGRAPH BY NASA)

 高性能望遠鏡を使った観測により、40億年前の火星には深さ1600m以上の海があり、その表面のかなりの部分を覆っていたことが、3月5日付の科学誌『Science』に報告された研究結果で明らかになった。

 川底にあった小石、古代の海岸線、河口の三角州、水中で形成された鉱物など、火星の表面に水が存在していたことを示唆する痕跡はこれまでにも多数見つかっている。今回も、火星にかつて大量の水があったとする推測を強く裏づけるものだった。

火星大気の組成を分析

 今回の証拠は、火星の大気中に残っている水蒸気の分析から得られた。NASAのゴダード宇宙飛行センターの科学者ジェロニモ・ビラヌエバが率いるチームは、火星の表面で反射して大気中を通り抜けてくる太陽光を測定して、大気中の水蒸気の化学組成を明らかにした。水は水素と酸素からできているが、火星でも地球でも水素の安定同位体は2種類ある。1つは原子核が陽子1個からできているふつうの水素(軽水素)で、もう1つは陽子1個と中性子1個からできている重水素だ。

 火星が形成された当初は、火星の水に含まれる水素と重水素の比率は地球の水と同じだった。しかし、重力が小さい火星では、大気中の軽い水素が徐々に宇宙空間に逃げ出していってしまうので、今日では、火星の水に含まれる重水素の割合は地球の水の7倍にもなっている。ビラヌエバらは、この差が生じる原因となった、水素の逃げ出し速度を見積もることで、かつて火星に存在していた水の量を計算することができた。

 計算の結果、水の量は非常に多く、一様な深さで火星表面を覆っていたとしたら、その深さは約137mになると推定された。けれどもビラヌエバは、実際には「全体に標高がかなり低い北半球に海ができていたと考えられます」と言う。

水はもっと多かった?

 米ペンシルベニア州立大学の惑星科学者ジェームズ・キャスティングは、彼らが得た結果は信用できるが、かつて火星の表面にたまっていた水の量の最小値でしかないかもしれないと指摘する。「私は、もっとずっと多かったと考えています」

 キャスティングが2014年に共著者として発表した論文では、火星の初期の大気は重水素の比率が異常に高く、その大半がふつうの水素とともに宇宙空間に逃げ出してしまったと推測している。そうだとすると、今日の水素と重水素の比率に基づく計算は不正確ということになってしまうのだ。

 いずれにせよ、かつて火星に大量の水が存在していて、その水のほとんどが今日の極冠のような氷ではなく液体の形で存在していたこと、すなわち、当時の火星が今日よりはるかに温暖だったことを示唆する証拠がどんどん蓄積してきている。古代の火星が生物の生存に適した化学的環境であったことも分かってきたことから、火星に生命が存在していた可能性がいっそう強まったと言える。

文=Michael D. Lemonick/訳=三枝小夜子